简论液压传动中的“力”

马勇

摘 要：在现实生活中，人们会经常用到传动，传动主要有机械传动、电气传动、液压传动、气压传动等。而液压传动是应用最广泛的一种传动，它主要是通过“力”来完成工作的。当今，采用液压传动的应用程度已经成为衡量一个国家工业水平高低的重要标志之一。

关键词：液压传动 负载 机械基础 回转运动

中图分类号：THl37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（b）-0104-02

现代工业中的传动主要有机械传动、电气传动、液压传动、气压传动4种不同的传动方式。机械传动主要是利用机械方式传递动力和运动的传动。电气传动是通过控制电动机来传动的方式，用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。气压传动以压缩气体为工作介质，靠气体的压力传递动力或信息的流体传动。

在现实生活中，人们经常会用到液压传动，相比于其他3种传动，它更加常见，易于操作，成本低而作用明显。比如在重型机械中大部分都是利用到了传动中的液压传动。液压传动在工业上被广泛采用和大幅度的发展是在20世纪中期以后，随着全球原子能技术、空间技术、电子技术等方面的飞速发展，液压技术也开始向更广阔的领域渗透、发展，成为包括传动、控制和检测等在内的一门完整的自动化技术。如今，采用液压传动的应用程度已成为衡量一个国家工业水平高低的重要标志之一。

液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。它主要是通过液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。

在现代机床上主要采用液压传动是利用其无级变速方便，运动平稳，易于实现自动化控制，易于实现频繁换向等优点；工程机械、压力机械主要是利用液压传动结构简单，输出功率大的特点；航空工业主要是利用其体积小、质量轻，动态性能好，有良好的操纵控制性能的特点。

机械基础这门课主要讲述的是机械传动和液压传动，机械传动比较直观，易懂。例如，齿轮传动，力和运动从一根轴通过啮合的齿轮传到另一根轴上；而液压传动则是通过液体的压力能来传递动力，通过密封容积的变化来传递运动，工作介质油液在封闭的管道内流动，摸不着、看不见，直观性差，较难理解。而在液压传动中，力和运动的产生更是学生难以理解的，本身职业院校的学生文化基础知识就比较欠缺，凭感觉认为运动就必须有力，只有力才会产生运动，殊不知，力只改变物体的运动状态，有力未必就能产生运动，只有克服外界负载才会产生运动，假如当外界负载不存在时，要产生运动就不需要力。

液压传动又称静液传动，这个“静”指的是平衡，也就是工作介质油液处于平衡状态，即静止或匀速直线运动两种状态，这种状态下外力是为零的。压力取决于负载这一特性。对初学者来说，很难理解透负载和压力的“主從”关系。事实上，从广义上讲，一切阻碍油液流动的阻力都是负载；有油液流动与管路摩擦及油液分子碰撞产生的摩擦负载和油液克服外界施加于系统阻碍液压元件运动阻力的外负载。相对而言，外负载才是系统对外做功，外负载越大，要克服它，需要的油液产生的压力就越大，当油液产生的压力和外负载达到平衡，再克服摩擦负载，液压元件就能运动，如果不考虑摩擦负载，那么油液产生的压力只来源于外负载，如果压力不足以克服外负载，那么油液即使有压力，液压元件也不能运动，也就是有力但没有产生运动；如果液压系统阻碍其运动的外负载为零，那么没有油液压力但流入密封容积的油液使容积发生变化而产生了运动，但此时油液压力为零或接近于零。这就是负载为主，压力为从的“主从”关系，即所谓的“皮之不存，毛将焉附”。

在理清负载和压力的主从关系后，接下来谈一下液压系统中压力产生时工作介质油液所处的状态，油液内部受外界负载作用产生，此时，油液处于被挤压状态，即“前阻后推”的状态，在密封的前后的作用下才会产生压力，只有“前阻”，没有“后推”，或者只有“后推”，没有“前阻”，液压系统中就不会有外负载作用于油液上，油液内部就不会产生压力，没有压力，油液就没有压力能，就不能产生力和转矩，对外就不会做功。而运动是密封容积的变化引起的，运动的速度取决于进入密封容积内油液流量的多少，与流入密封容器内的油液的压力无关。

参考文献

[1] 巩冰，朱丽娟，游江.海洋潮流能发电系统的控制技术研究[J].电测与仪表，2010（8）：36-40.

[2] 张大海，李伟，林勇刚，等.基于AMESim的海流能发电装置液压传动系统的建模与仿真[J].太阳能学报，2010（2）：222-227.

[3] 张大海，李伟，林勇刚，等.基于液压传动的海流能蓄能稳压发电系统仿真[J].电力系统自动化，2009（7）：70-74.

[4] 杨华勇，欧阳小平，徐兵.液压变压器的发展现状[J].机械工程学报，2003（5）：1-5.